(57)【要約】【課題】長期にわたって優れた液密性、気密性を備えた封止性能を維持可能で、製造に特殊な装置を必要とせず、製造容易な封止構成及び封止方法を得ること。【解決手段】筒型のハウジング１０にセンサ素子２を挿通してなり、ハウジング１０の先端側には、センサ素子２の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバー１１を、ハウジング１０の基端側にはセンサ素子２の基端側を覆うように設けた大気側カバー１２を有する。上記ハウジング１０の内側面１００と上記センサ素子２の外側面２００との間は２層以上の粉末充填シール材３１、３２からなるシール部３にて気密封止されてなる。または、センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有するガスセンサにおいて、
上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有するガスセンサにおいて、
上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１または２において、上記粉末充填シール材は、粒径が８０〜１０００μｍである粒子が全体の８０重量％（内重量％）以上を占める粉末材料からなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記２層以上の粉末充填シール材において、最もガスセンサの先端側に位置する第１粉末充填シール材は、上記センサ素子または上記素子アセンブリの外側面に設けたセンサ素子側からハウジング側に向かう内側傾斜面と、上記ハウジングの内側面に設けたハウジング側からセンサ素子側に向かう外側傾斜面とにおいてそれぞれ接しており、
上記内側傾斜面とガスセンサ軸方向と直交する線分との間に形成される角度をＣ、
上記外側傾斜面とガスセンサ軸方向と直交する線分との間に形成される角度をＤ、
上記内側傾斜面と上記外側傾斜面との間に形成される角度をＥとすると、
０°≦Ｃ≦５０°、０°≦Ｄ≦５０°、１２０°≦Ｅ≦１８０°なる関係が成立することを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、少なくとも一つの粉末充填シール材の端面に当接するようパッキン材を設けてなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、少なくとも一つの粉末充填シール材は、充填補助材を含有してなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項６において、上記充填補助材は、第１リン酸アルミニウム水溶液、ケイ酸ソーダ水溶液、又はケイ酸カリウム水溶液よりなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項７において、上記粉末充填シール材１００重量部に対する上記充填補助材の添加量は０．１〜１０重量部であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項９】
請求項６において、上記充填補助材は、水酸化バリウム、ホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、鉛ケイ酸塩ガラス、低融点ホウ酸塩ガラス、石灰アルミノ系ガラス、アルミン酸塩ガラスのいずれか１種以上よりなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１０】
請求項９において、上記粉末充填シール材１００重量部に対する上記充填補助材の添加量は０．５〜３０重量部であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項において、上記粉末充填シール材は、タルク、窒化ホウ素のいずれかを、粉末充填シール材１００重量％に対し５０重量％（内重量％）以上含有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項１２】
筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記センサ素子を挿通し、上記ハウジングと上記センサ素子との間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を１つ配置した後、該仮成形体の上方からこれを押圧充填して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１３】
筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記センサ素子を挿通し、上記ハウジングと上記センサ素子との間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を所望の個数、積層配置した後、該仮成形体の上方からこれを一括して押圧充填して粉末充填シール材となすことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、異なる粉末材料を層状に配置して作製した仮成形体を用いることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１５】
センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記素子アセンブリを挿通し、上記ハウジングと上記素子アセンブリとの間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を１つ配置した後、該仮成形体の上方からこれを押圧充填して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１６】
センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記素子アセンブリを挿通し、上記ハウジングと上記素子アセンブリとの間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を所望の個数、積層配置した後、仮成形体の上方からこれを一括して押圧充填して粉末充填シール材となすことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、異なる粉末材料を層状に配置して作製した仮成形体を用いることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１２〜１７のいずれか１項において、２層以上の粉末充填シール材からなるシール部における最大幅をＡ、最大厚みＢとすると、１．０≦Ｂ／Ａ≦５が成立する（なお、シール部の最大幅Ａはガスセンサの径方向に沿った長さ、最大厚みＢはガスセンサの軸方向に沿った長さとする。）ことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１９】
筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記センサ素子を挿通し、上記ハウジングと上記センサ素子との間に、粉末材料を充填した後、該粉末材料の上方からこれを押圧して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２０】
センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記素子アセンブリを挿通し、上記ハウジングと上記素子アセンブリとの間に、粉末材料を充填した後、該粉末材料の上方からこれを押圧して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２１】
請求項１４または１７において、上記仮成形体は、異なる粉末材料を３層以上の奇数層の層状に配置して作製してなると共に、積層方向に対称の構造を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２２】
請求項６において、上記２層以上の粉末充填シール材のうち最も先端側に配設される上記粉末充填シール材は、上記充填補助材を含有してなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２３】
請求項２２において、上記シール部は、上記充填補助材を含有していない上記粉末充填シール材を有することを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の排気系に設置され、空燃比等の制御に利用することができるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の排気系に設置して、エンジンの空燃比制御に利用するガスセンサとして、図１２に示すごとき、筒型のハウジング１０にセンサ素子２を挿通し、ハウジング１０の先端側に、センサ素子２の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバー１１と、ハウジング１０の基端側にセンサ素子２の基端側を覆うように設けた大気側カバー１２とを有するガスセンサ９がよく知られている。
【０００３】
ここで、被測定ガス側カバー１１の内部は被測定ガス雰囲気１１０、大気側カバー１２の内部は大気雰囲気１２０であり、センサ素子２とハウジング１０との間を気密封止して、両雰囲気１１０、１２０が混じりあわぬよう分離する必要がある。
更に、センサ素子２とハウジング１０との間は液密封止する必要がある。
センサ素子２とハウジング１０との間を液密封止することで、エンジン始動直後における被測定ガス雰囲気１１０からの燃料液滴の浸入を防止することができ、更にエンジン停止時における被測定ガス雰囲気１１０からの凝縮水の浸入を防止することができる。
【０００４】
上記センサ素子２とハウジング１０との間の封止構成として、特許文献１にある無機粉末または無機粉末の成形品を用いる方法がよく知られている。
すなわち、図１２に示すごとく、センサ素子２とハウジング１０との間に、無機粉末を充填した後、押圧して粉末充填シール材９１となす。その後、該粉末充填シール材９１の上に絶縁碍子１９２を配置する。
または、無機粉末を予めセンサ素子２とハウジング１０との間に形成された空間と略同形状に仮成形し、該仮成形品を上記空間に配置した後、押圧して、センサ素子２とハウジング１０との間を充填、気密、液密封止する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８１２０９号公報
【特許文献２】特表平１０−５０８３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、排気ガスの温度がより高くなっており、センサ素子とハウジングとの間の封止構成として高温に耐えられるものが要求されている。
ところで従来の封止方法では、無機粉末を加圧した際の密度とシール性を高めるため無機粉末に添加剤を混合することが一般的に行われていた。しかし、従来知られた添加剤は高温で分解するものが多いため、高温雰囲気で使用するガスセンサに従来知られた添加剤を使うことは難しい。
【０００７】
添加剤を用いずに無機粉末を充填した場合、新品ガスセンサにおいての封止性能（気密性、液密性）はよいが、時間と共に急速に封止性能が劣化するおそれがある。
封止性能を高めるために無機粉末を押圧する際の圧力を大きくして、無機粉末の密度を高めることも考えられるが、センサ素子はセラミックからなる強度の低い脆いものである。高圧力を無機粉末に付与することで、センサ素子に亀裂や割れが生じるおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２に記載があるように、封止性能を高めるために、ステアタイト、窒化ホウ素、ステアタイトと、３層構造の粉末充填シール材を設けることが提案されている。
しかしながら、ステアタイトは５００℃程度の低温焼結で成形できるが、窒化ホウ素は２０００℃程度の高温で熱間プレスせねば成形や充填が困難である。
２０００℃で熱間プレスを行うためには２０００℃に耐える特殊な炉が必要であり、熱エネルギーのコストが高くなる。
従って、長期にわたって優れた液密性、気密性を備えた封止性能を維持可能で、製造に特殊な装置を必要とせず製造容易な、センサ素子とハウジングとの間における封止構成、封止方法が求められていた。
【０００９】
なお、センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを筒型のハウジングに挿通し、上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有する構成のガスセンサが従来知られている。
この構成においても上記と同様の問題が発生する。
この場合、ハウジングと素子アセンブリとの間において、長期にわたって優れた液密性、気密性を備えた封止性能を維持可能で、製造に特殊な装置を必要とせず製造容易な封止構成及び封止方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有するガスセンサにおいて、
上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【００１１】
また、第２の発明は、センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有するガスセンサにおいて、
上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなることを特徴とするガスセンサにある（請求項２）。
【００１２】
第１の発明、第２の発明のガスセンサは、共に２層以上の粉末充填シール材からなるシール部を使って素子とハウジング（請求項１）または素子アセンブリとハウジング（請求項２）の間を封止している。
粉末充填シール材を２層以上設けることで、封止性能が高まり、被測定ガス側カバーの内部に形成された被測定ガス雰囲気と大気側カバーの内部に形成された大気雰囲気とを確実に分離することができると共に、液密性が高まるため、被測定ガス雰囲気からの液体の浸入を防止することができる。
そして、更にシール部の密度を均一に、また高くできることから、密度が変化しにくい（へたりにくい）ため、長期にわたって、優れた封止性能を維持することができる。
【００１３】
第３の発明は、筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記センサ素子を挿通し、上記ハウジングと上記センサ素子との間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を１つ配置した後、該仮成形体の上方からこれを押圧充填して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項１２）。
【００１４】
第４の発明は、筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記センサ素子を挿通し、上記ハウジングと上記センサ素子との間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を所望の個数、積層配置した後、該仮成形体の上方からこれを一括して押圧充填して粉末充填シール材となすことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項１３）。
【００１５】
第５の発明は、センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記素子アセンブリを挿通した後、上記ハウジングと上記素子アセンブリとの間に、粉末材料を仮成形した仮成形体を１つ配置した後、該仮成形体の上方からこれを押圧充填して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項１５）。
【００１６】
第６の発明は、センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記素子アセンブリを挿通した後、上記ハウジングと上記素子アセンブリとの間に、仮成形した仮成形体を所望の個数、積層配置した後、仮成形体の上方からこれを一括して押圧充填して粉末充填シール材となすことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項１６）。
【００１７】
第３〜第６の発明は、粉末材料を仮成形した仮成形体を配置して、これを押圧することで、粉末充填シール材を得て、素子とハウジング（請求項１２、１３）及び素子アセンブリとハウジング（請求項１５、１６）との間に封止構成を設けてなる。
そして、粉末材料を仮成形した仮成形体を一つ配置するごとに加圧するか（逐次加圧）（請求項１２、１５）、粉末材料を仮成形した仮成形体を所望の数積層配置した後に加圧するか（一括加圧）（請求項１３、１６）、いずれの方法を採用してもよい。
このようにして作製したガスセンサは、２層以上の粉末充填シール材からなるシール部を有するため、封止性能が高まり、被測定ガス側カバーの内部に形成された被測定ガス雰囲気と大気側カバーの内部に形成された大気雰囲気とを確実に分離することができると共に、液密性が高まるため、被測定ガス雰囲気からの液体の浸入を防止することができる。
更に、シール部の密度を均一に、また高くできることから、密度が変化しにくい（へたりにくい）ため、長期にわたって、優れた封止性能を維持することができる。
また、第３〜第６の発明は特定の粉末材料を使用する必要がなく、更に粉末材料を仮成形→これを加圧、といった一般的な粉末からなるシール材の製造方法からシール部を作製することができるため、製造に特殊な装置を必要とせず製造容易である。
【００１８】
第７の発明は、筒型のハウジングにセンサ素子を挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記センサ素子の外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記センサ素子を挿通し、上記ハウジングと上記センサ素子との間に、粉末材料を充填した後、該粉末材料の上方からこれを押圧して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項１９）。
【００１９】
また、第８の発明は、センサ素子の外周に筒型の絶縁管を組付けた素子アセンブリを、筒型のハウジングに挿通してなり、
上記ハウジングの先端側に上記センサ素子の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバーと、上記ハウジングの基端側に上記センサ素子の基端側を覆うように設けた大気側カバーとを有し、上記ハウジングの内側面と上記素子アセンブリの外側面との間は２層以上の粉末充填シール材からなるシール部にて気密封止されてなるガスセンサを製造するに当たり、
上記ハウジングに上記素子アセンブリを挿通し、上記ハウジングと上記素子アセンブリとの間に、粉末材料を充填した後、該粉末材料の上方からこれを押圧して粉末充填シール材となすことを、所望の回数繰り返すことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項２０）。
【００２０】
第７、８の発明は、粉末材料を充填し、これを押圧することで、粉末充填シール材を得て、素子とハウジング（請求項１９）及び素子アセンブリとハウジング（請求項２０）との間にシール部を設けてなる。
このようにして作製したガスセンサは、２層以上の粉末充填シール材からなるシール部を有するため、封止性能が高まり、被測定ガス側カバーの内部に形成された被測定ガス雰囲気と大気側カバーの内部に形成された大気雰囲気とを確実に分離することができると共に、液密性が高まるため、被測定ガス雰囲気からの液体の浸入を防止することができる。
そして、シール部の密度を均一に、また高くできることから、密度が変化しにくい（へたりにくい）ため、長期にわたって、優れた封止性能を維持することができる。
また、第７、第８の発明は特定の粉末材料を使用する必要がなく、更に粉末材料を仮成形→これを加圧、といった一般的な粉末からなるシール材の製造方法からシール部を作製することができるため、製造に特殊な装置を必要とせず製造容易である。
【００２１】
以上、第１〜第８の発明によれば、ハウジングと素子またはハウジングと素子アセンブリとの間において、長期にわたって優れた液密性、気密性を備えた封止性能を維持可能で、製造に特殊な装置を必要とせず、製造容易な封止構成及び封止方法を備えたガスセンサ及びガスセンサの製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１〜第８の発明にかかるガスセンサのセンサ素子は、コップ型のセンサ素子または積層型のセンサ素子である。また、このガスセンサは、センサ素子をハウジングに組付けるタイプ（後述する実施例１の図１等）や、センサ素子を絶縁管に組付けてなる素子アセンブリをハウジングに組付けるタイプ（後述する実施例４の図１０等）がある。
また、被測定ガス中の酸素濃度を測定するもの、ＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度、ＣＯ濃度など、酸素以外のガス濃度を測定するもの、更に自動車等の内燃機関のエンジンの排気系に設置して燃焼室の空燃比を測定するもの、測定した空燃比に基づいた燃焼制御に利用するものなど、いずれのタイプのガスセンサに対しても本発明を適用することができる。
【００２３】
２層以上の粉末充填シール材として、各層を粒径や組成が異なる粉末材料から構成することもできるし、同じ粒径や組成が同一の粉末材料から構成することもできる。
また、各層を構成する粉末充填シール材は粒径が均一な粉末材料から構成することもできるが、必ずしも略同一粒径の粉末材料から構成する必要はなく、ある程度の幅をもって粒径が分布した粉末材料を使用することもできる。
なお、同じ粉末材料から２層以上の粉末充填シール材を構成した場合は、層の境界が判別し難くなることがあるが、得られる本発明の効果は層の境界がはっきりしているものと比較して変わらない。
【００２４】
第１、第２の発明において、上記粉末充填シール材は、粒径が８０〜１０００μｍである粒子が全体の８０重量％（内重量％）以上を占める粉末材料からなることが好ましい（請求項３）。
これにより、各粉末充填シール材の密度を高めて、高密度のシール部を得ることができる。
粉末材料で８０μｍ未満の粒子が全体の８０重量％を越えている場合は、粉末材料を構成する粒子同士の接触面に微粒子が存在することになり、密度（粒子間の密着性）を低下させて液密性が低下するおそれがある。
粉末材料で１０００μｍを越えた粒子が全体の８０重量％を越えている場合は、粉末充填シール材を作製する際に加圧しても十分に各粒子が崩れずに、充填性能が低く、高い気密性が得難くなるおそれがある。
【００２５】
第１、第２の発明において、上記２層以上の粉末充填シール材において、最もガスセンサの先端側に位置する第１粉末充填シール材は、上記センサ素子または上記素子アセンブリの外側面に設けたセンサ素子側からハウジング側に向かう内側傾斜面と、上記ハウジングの内側面に設けたハウジング側からセンサ素子側に向かう外側傾斜面とにおいてそれぞれ接しており、
上記内側傾斜面とガスセンサ軸方向と直交する線分との間に形成される角度をＣ、
上記外側傾斜面とガスセンサ軸方向と直交する線分との間に形成される角度をＤ、
上記内側傾斜面と上記外側傾斜面との間に形成される角度をＥとすると、
０°≦Ｃ≦５０°、０°≦Ｄ≦５０°、１２０°≦Ｅ≦１８０°なる関係が成立することが好ましい（請求項４）。
【００２６】
これにより、より高い気密性、液密性を得ることができる。
Ｃが５０°より大きい、Ｄが５０°より大きい場合は、第１粉末充填シール材の下方（ガスセンサのより先端側）の密度が十分に上がらず、気密性、液密性が低下するおそれがある。また、長期間使用することにより、へたり（耐久劣化）が生じるおそれがある。
また、Ｅが１２０°未満およびＥが１８０°より大きい場合も、第１粉末充填シール材の下方（ガスセンサのより先端側）の密度が十分に上がらず、気密性、液密性が低下するおそれがある。また、長期間使用することにより、へたり（耐久劣化）が生じるおそれがある。
【００２７】
第１、第２の発明において、少なくとも一つの粉末充填シール材の端面に当接するようパッキン材を設けてなることが好ましい（請求項５）。
これにより、粉末充填シール材が、周囲の隙間へ侵入することを防止でき、粉末充填シール材を作製する折の加圧の際に用いる型への食いつきを防止して、高いシール性能の維持（耐久性）することができる。
なお、上記周囲の隙間とは、例えば後述する実施例１にかかる構成のガスセンサであれば、ハウジングとセンサ素子、これらと上記加圧の際に用いる型（図４にかかる符号４１）との間、上記粉末充填シール材とハウジングとセンサ素子との間、上記粉末充填シール材の上方に設けた絶縁碍子（図１の符号１９２）とハウジングとセンサ素子との間等である。
また、パッキン材を設ける例として、後述する実施例１の図１に示すように、第１の粉末充填シール材に第２の粉末充填シール材を積層し、その上にパッキン材を設けることができる。
また、図示はしていないが、センサ素子とハウジングとの間の空間において、もっとも先端側に位置する粉末充填シール材の下にパッキン材を設けることもできる。更に、複数設けた粉末充填シール材のそれぞれの上にパッキン材を設けることもできる。
なお、パッキン材としては、バーミキュライト成形品、セラミックス繊維成形品等よりなるものを使用することができる。
【００２８】
第１、第２の発明において、少なくとも一つの粉末充填シール材は、充填補助材を含有してなることが好ましい（請求項６）。
粉末充填シール材を構成する粉末材料中の粒子同士の接触面を充填補助材が埋めることができ、粒子同士の密着性が向上し、粉末充填シール材の一層の高密度化を図って、高いシール性を得ることができる。更に、粉末充填シール材の粒子間の間隙が充填補助材により埋められるため、毛管現象による液体成分の浸入が生じ難い。
【００２９】
上記充填補助材について説明する。
上記充填補助材として、第１リン酸アルミニウム水溶液、ケイ酸ソーダ水溶液、又はケイ酸カリウム水溶液を用いることができる（請求項７）。
粉末充填シール材を構成する粉末材料中の粒子同士が形成する隙間に、上記各水溶液は効率的に入り込むことができる。そして、粉末充填シール材のより一層の高密度化を実現して、高いシール性を得ることができる。
【００３０】
また、上記充填補助材として第１リン酸アルミニウム水溶液、ケイ酸ソーダ水溶液、又はケイ酸カリウム水溶液を用いる際は、上記粉末充填シール材１００重量部に対する上記充填補助材の添加量は０．１〜１０重量部であることが好ましい（請求項８）。
これにより、高密度の粉末充填シール材を得ることができる。
充填補助材の添加量が０．１重量部未満である場合は、粉末充填材を構成する粉末材料における粒子間の隙間を充分に埋めるだけの量に達しないため、高密度の粉末充填シール材が得がたくなるおそれがある。
一方、１０重量部を越えると、充填補助材の量が過剰になるため、粒子の充填性を阻害して粉末充填シール材の比重が上がらなくなって、かえって粉末充填シール材のシール性が低下するおそれがある。
【００３１】
また、上記充填補助材は、水酸化バリウム、ホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、鉛ケイ酸塩ガラス、低融点ホウ酸塩ガラス、石灰アルミノ系ガラス、アルミン酸塩ガラスのいずれか１種以上を用いることができる（請求項９）。
これらの物質は比較的低温で液化させることが可能である。
従って、粉末充填シール材を得る際に、ここを加熱し、充填補助材を液化させて、粉末充填シール材を構成する粒子間の隙間を埋める場合、ハウジング、ガスセンサ素子等のガスセンサを構成する部品の耐熱性を越えることがない。
そうして、これらの物質は液体状態で粉末充填シール材の粒子間にいきわたることが可能となり、粉末充填シール材中の特に排気ガス中に含まれるガソリン等の液体成分がしみ通る透過経路を閉塞させて、高いシール性を得ることができる。
【００３２】
また、上記充填補助材として、上述した水酸化バリウム、ホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、鉛ケイ酸塩ガラス、低融点ホウ酸塩ガラス、石灰アルミノ系ガラス、アルミン酸塩ガラスのいずれか１種以上を用いる際は、上記粉末充填シール材１００重量部に対する上記充填補助材の添加量は０．５〜３０重量部であることが好ましい（請求項１０）。
これにより、高密度の粉末充填シール材を得ることができる。
充填補助材の量が０．５重量部未満である場合は、粉末充填シール材を構成する粉末材料における粒子間の隙間を充分に埋めるだけの量に達しないため、高密度の粉末充填シール材が得がたくなるおそれがある。
一方、３０重量部を越えると、充填補助材の量が過剰になるため、粒子の充填性を阻害して粉末充填シール材の比重が上がらなくなって、かえって粉末充填シール材のシール性が低下するおそれがある。
【００３３】
また、第１、第２の発明において、上記粉末充填シール材は、タルク、窒化ホウ素のいずれかを、粉末充填シール材１００重量％に対し５０重量％（内重量％）以上含有するこが好ましい（請求項１１）。
タルクの成形は常温で行うことができるため、熱エネルギーのコストを安価とすることができる。
更に、タルクの粒子は層状構造からなる鱗片状粒子で、加圧すると層状方向にへき開し、鱗片状粒子の層状構造が壊されることなく、更に軟らかい（モース硬度１）ために、タルクの粒子間に僅かに残る隙間を埋めるように鱗片状粒子が崩れて、粉末充填シール材となることができる。
従って、比重が高くなり、高い封止性能を容易に得ることができる。
なお、ここにタルクとは粘土鉱物の一種で、ＭｇＯ、ＳｉＯ2を主成分とする天然材料である。
【００３４】
また、窒化ホウ素は軟らかいために、窒化ホウ素粒子間に僅かに残る隙間を埋めるように各粒子が崩れて、粉末充填シール材となることができる。
従って、比重が高くなり、高い封止性能を容易に得ることができる。
【００３５】
また、タルクや窒化ホウ素のいずれかの含有量が５０重量％未満である場合は、粒子が崩れても十分に隙間を埋めることができなくなるおそれがある。
そして、もっとも理想的な粉末充填シール材は、タルクや窒化ホウ素の含有量が１００重量％であることである。つまり、タルクのみからなる、窒化ホウ素のみからなる、またはタルクと窒化ホウ素のみからなる状態の粉末充填シール材である。
【００３６】
第３〜第８の発明は、２層以上の粉末充填シール材からなるシール部を設ける際に、仮成形した仮成形体を用いる場合と、粉末材料を用いる場合についての製造方法について述べている。
１つのガスセンサの中に２層以上の粉末充填シール材を形成するに当たり、あるものは粉末材料から形成し、別のものは仮成形した仮成形体から形成することもできる。
仮成形した仮成形体の形状は、後述する実施例１に示すように単なる円筒形で、その後押圧することで、センサ素子（または素子アセンブリ）とハウジングとの間の空間の形状に合うように変形させることができる。
または、センサ素子（または素子アセンブリ）とハウジングとの間の空間の形状に合うように仮成形体を仮成形して、押圧して仮成形体の密度を高めて粉末充填シール材とすることもできる。
【００３７】
また、第３〜第６にかかる発明において、仮成形体として、異なる粉末材料を層状に配置して作製した仮成形体を用いることができる（請求項１４、請求項１７）。
すなわち、一つの仮成形体が一つの粉末充填シール材となるが、一つの粉末充填シール材を異なる組成や異なる粒径の粒子からなる粉末材料を複数層積み上げて構成した仮成形体から構成した場合でも、本発明にかかる効果を得ることができる。
【００３８】
また、第３〜第６にかかる発明において、２層以上の粉末充填シール材からなるシール部における最大幅をＡ、最大厚みＢとすると、１．０≦Ｂ／Ａ≦５が成立する（なお、シール部の最大幅Ａはガスセンサの径方向に沿った長さ、最大厚みＢはガスセンサの軸方向に沿った長さとする。）ことが好ましい（請求項１８）。
これにより、気密性、液密性を大いに高めることができる（実施例２参照）。
Ｂ／Ａが１．０未満である場合、Ｂ／Ａが５より大きい場合は、気密性や液密性が低下するおそれがある。
【００３９】
また、上記仮成形体は、異なる粉末材料を３層以上の奇数層の層状に配置して作製してなると共に、積層方向に対称の構造を有することが好ましい（請求項２１）。
この場合には、先端側と基端側との区別が特にない上記仮成形体が得られる。そのため、該仮成形体を、ハウジングとセンサ素子との間、或いはハウジングと素子アセンブリとの間に配置する際に、配置向きを考慮する必要がないため、作業の効率化が図られ、ガスセンサの生産性を向上させることができる。
【００４０】
また、第１、第２の発明において、上記２層以上の粉末充填シール材のうち最も先端側に配設される上記粉末充填シール材は、上記充填補助材を含有してなることが好ましい（請求項２２）。
この場合には、より緻密な粉末充填シール材の層を、最も先端側、即ち最も被測定ガス雰囲気側に配置することとなり、被測定ガス雰囲気からの液体の浸入をより確実に防ぐことができる。
【００４１】
また、上記シール部は、上記充填補助材を含有していない上記粉末充填シール材を有することが好ましい（請求項２３）。
この場合には、高い液密性と高温下における気密性との両立を図ることができる。
即ち、最も先端側に上記充填補助材を含有した粉末充填シール材を配置することにより、高い液密性を確保することができるが、充填補助材を含有した粉末充填シール材のみでは、高温下における気密性を充分に確保することが困難となるおそれがある。そこで、上記充填補助材を含有した粉末充填シール材の他に、充填補助材を含有しない粉末シール材を積層することにより、高い液密性と高温下における気密性との両立を図ることができる。
【実施例】
【００４２】
（実施例１）
本発明にかかる実施例について、図１〜図８を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例にかかるガスセンサ１は、筒型のハウジング１０にセンサ素子２を挿通してなり、ハウジング１０の先端側にはセンサ素子２の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバー１１と、ハウジング１０の基端側にはセンサ素子２の基端側を覆うように設けた大気側カバー１２とを有する。
そして、図３に示すごとく、上記ハウジング１０の内側面１００と上記センサ素子２の外側面２００との間は２層の第１及び第２粉末充填シール材３１、３２からなるシール部３によって気密封止されてなる。
【００４３】
以下、詳細に説明する。
図１〜図３に示すごとく、ガスセンサ１において、筒型のハウジング１０の先端側に被測定ガス側カバー１１、基端側に大気側カバー１２が設けてある。
被測定ガス側カバー１１は、外側カバー１１１及び内側カバー１１２の二重構成で、内側カバー１１２の内部が被測定ガス雰囲気１１０となり、センサ素子２の先端側はここに露出して、被測定ガス中の特定ガス濃度測定を行う。
大気側カバー１２は、メインカバー部材１２１と、該メインカバー部材１２１の基端側の外周に撥水フィルタ１２５を介してかしめ固定された外側カバー部材１２２とからなる。
メインカバー部材１２１の内部は大気雰囲気１２０で、センサ素子２の基端側はここに露出し、後述するセンサ素子２の大気室２８に上記大気雰囲気１２０から大気を導入することができる。また、上記外側カバー部材１２２とメインカバー部材１２１には大気雰囲気１２０に大気を導入するよう構成した導入穴１２３、１２４が設けてある。
【００４４】
上記メインカバー部材１２１の内部には、皿ばね１３１で支承された大気側絶縁碍子１３が設けてある。
大気側絶縁碍子１３の内部において、後述する取出端子２１１、２２１とリード線１５とを接続する接続端子１４と、ヒータリード２９１とリード線１５とを接続する接続端子１４とが設けてある。
また、大気側絶縁碍子１３より基端側で上記メインカバー部材１２１の基端側の内部には、リード線１５を挿通した弾性絶縁部材１６が設けてある。
【００４５】
本例にかかるセンサ素子２は、有底コップ型の固体電解質体２０と該固体電解質体２０の表面に設けた一対の電極（図示略）と、固体電解質体２０の内部に設けた大気室２８と、該大気室２８に挿通したヒータ２９とからなる。
センサ素子２の基端側には、一対の電極（図示略）とそれぞれ導通する取出端子２１１、２２１が設けてあり、またヒータ２９の基端側には、ヒータ２９の内部に設けた発熱体（図示略）と電気的に導通したヒータリード２９１が設けてある。
センサ素子２の外側面２００には、表面から径方向外側に突出する突出部２３が設けてある。
突出部２３の先端側の端面２３１において、センサ素子２はハウジング１０の内側面１００に設けた支承面１０６（図２参照）に支承される。
【００４６】
そして、図２、図３に示すごとく、上記突出部２３の基端側の外側傾斜面２０１と、ハウジング１０の内側面１００に設けた内側傾斜面１０１、そして内側傾斜面１０１、外側傾斜面２０１より基端側におけるセンサ素子２の外側面２００と、ハウジング１０の内側面１００との間に囲まれた空間に、第１及び第２粉末充填シール材３１、３２を配置する。
より先端側に位置するのが第１粉末充填シール材３１、より基端側に位置するのが第２粉末充填シール材３２である。
第２粉末充填シール材３２の基端側の端面３２２はパッキン材１９１を介して絶縁碍子１９２が配置され、その上には金属環１０９が配置され、該金属環１０９に対し、ハウジング１０の基端側端部１０９をかしめることで、上記絶縁碍子１９２、パッキン材１９１、そして２層の第１、第２粉末充填シール材３１、３２がセンサ素子２とハウジング１０との間において固定される。
【００４７】
図３に示すごとく、第１粉末充填シール材３１の先端側の底面は、ハウジング１０の内側面１００に設けた内側傾斜面１０１に沿った傾斜面３１２、センサ素子２の外側面１００に設けた外側傾斜面１０２に傾斜面３１１を有し、第１粉末充填シール材３１の径方向に沿った幅は先端側に向かうほど小さくなる先細りに構成されている。
第２粉末充填シール材３２の先端側の端面３２１は略平面である。また、基端側の端面３２２は、径方向に素子側からハウジング側に向かって傾斜した（そして素子側のほうが低く、より先端側に位置する）形状である。
また、第１、第２粉末充填シール材３１、３２はそれぞれタルク粉末からなる。
ここで用いたタルクは粘土鉱物の一種で、ＭｇＯ、ＳｉＯ2を主成分とする天然材料である。第１、第２の粉末充填シール材３１、３２は同じタルク粉末からなる。
【００４８】
次に、第１、第２粉末充填シール材３１、３２を設ける工程について説明する。
まず、ハウジング１０にセンサ素子２を挿通する。
次いで、図４（ａ）に示すごとく、センサ素子２とハウジング１０との間に第１の粉末充填シール材３１用の第１仮成形体３１０を配置する。第１の仮成形体３１０は、図８に示すごとき環状体からなる。
この環状体の成形については、タルク粉末に保形性を持たせるために、必要に応じて適量の水を加えて加湿し、環状体の金型に上記タルク粉末を供給する。そして、プレス成形機等を用いて環状体に成形する。
加湿した水分については、環状体に成形した後、もしくはハウジング１０に組付けた後に必要に応じて乾燥させて、除去する。
【００４９】
そして、図４（ａ）に示すごとく、第１仮成形体３１０の上方から円筒形の金型４１を導入して、第１仮成形体３１０を押圧する。これにより、図４（ｂ）に示すごとく、第１の仮成形体３１０は押圧されて、第１粉末充填シール材３１となる。
次に、図５に示すごとく、第１粉末充填シール材３１の上に、第２粉末充填シール材３２用の第２仮成形体３２０を配置し、更に上方からパッキン材１９１及び絶縁碍子１９２を導入し、図示を略した円筒形の金型を導入して、絶縁碍子１９２の上から第２仮成形体３２０を押圧する。これにより、第２仮成形体３２０は押圧されて、第２粉末充填シール材３２となる。
なお、第２仮成形体３２０の押圧は、絶縁碍子１９２やパッキン材１９１を導入する前でもよい。
【００５０】
次に、絶縁碍子１９２の上方に、図６に示すごとく、金属環１９３を配置する。
そしてハウジング１０の基端側に図７（ａ）に示すごとき冷かしめ金型４２を配置してハウジング基端側端部１０９を径方向に屈曲させつつ金属環１９３を巻き込んでかしめた。更にハウジング１０の基端側に図７（ｂ）に示すごとき熱かしめ型４３を配置して、熱かしめを行い、ハウジング熱かしめ部１０９ａに座屈を与えた。
これにより、第１と第２の粉末充填シール材３１、３２の固定が完了し、センサ素子２とハウジング１０との間の封止が完了する。
その後は、従来と同様に各部品を組み立てて、本例にかかるガスセンサ１を得ることができる。
【００５１】
本例にかかるガスセンサ１では、センサ素子２とハウジング１０との間に、第１及び第２粉末充填シール材３１、３２からなるシール部３を設けてなる。２層の粉末充填シール材３１、３２を設けることで、封止性能が高まり、被測定ガス側カバー１１の内部に形成された被測定ガス雰囲気１１０と大気側カバー１２の内部に形成された大気雰囲気１２０とを確実に分離することができると共に、液密性が高まるため、被測定ガス雰囲気１１０からの液体の浸入を防止することができる。
そして、更にシール部３の密度を均一に、また高くできることから、密度が変化しにくい（へたりにくい）ため、長期にわたって、優れた封止性能を維持することができる。
また、本例によれば、粉末材料を仮成形→これを加圧、といった一般的な粉末からなるシール材の製造方法からシール部を作製することができるため、製造に特殊な装置を必要とせず製造容易である。
【００５２】
更に、本例の第１、第２粉末充填シール材３１、３２はタルクからなる。
タルクの成形は常温下で行うことができるため、熱エネルギーのコストを安価とすることができる。
更に、タルクの粒子は層状構造からなる鱗片状粒子で、加圧すると層状方向にへき開し、鱗片状粒子の層状構造が壊されることなく、更に軟らかい（モース硬度１）ために、タルクの粒子間に僅かに残る隙間を埋めるように鱗片状粒子が崩れて、粉末充填シール材となることができる。
従って、比重が高くなり、高い封止性能を容易に得ることができる。
【００５３】
（実施例２）
本例は、実施例１と同様のガスセンサにかかる試料を用いて、シール部を構成する各粉末充填シール材における寸法と気密性、液密性との関係について測定する。
各試料におけるシール部は、一層構成（従来構成、試料１〜４）、二層構成（実施例１と同様、試料５〜２１）、三層構成（試料２２〜２５）とした。そして、試料１〜２５にかかる各ガスセンサは、シール部以外の構成は実施例１と同様であり、また粉末充填シール材の組成や作製方法も実施例１と同様である。
【００５４】
試料５〜２１にかかる二層構成のガスセンサを図３に示す。
このガスセンサにおいて、シール部３の最大幅をＡ、最大厚みをＢ、更に第１粉末充填シール材３１の最大幅をＡ１、最大厚みをＢ１、第２粉末充填シール材３２の最大幅をＡ２、最大厚みをＢ２とする。また、各Ａ１及びＡ２の長さはすべて等しく２ｍｍ（よってＡは２ｍｍ）とする。
ここで最大幅とはガスセンサの径方向に沿った長さであり、最大厚みとは略回転体形状のガスセンサの軸方向に沿った長さである。
【００５５】
試料１〜４にかかる一層構成のガスセンサは、第１粉末充填シール材のみからなるシール部を有する（図示略）。
第１粉末充填シール材の最大幅Ａ１、最大厚みＢ１とシール部の最大幅Ａ、最大厚みＢはそれぞれ等しい。また、各Ａ１（及びＡ）はすべて等しく２ｍｍとする。
試料２２〜２５にかかる三層構成のガスセンサは第１〜第３粉末充填シール材からなるシール部を有し（図示略）、図３と同様の要領で、第１粉末充填シール材の最大幅をＡ１、最大厚みをＢ１、第２粉末充填シール材の最大幅をＡ２、最大厚みをＢ２、第３粉末充填シール材の最大幅をＡ３、最大厚みをＢ３とする。そして、シール部の最大幅をＡ、最大厚みをＢとする。また、各Ａ１〜Ａ３の長さはすべて等しく２ｍｍ（よってＡは２ｍｍ）とする。
【００５６】
そして、各試料におけるシール部による封止性能を、次の方法で測定した。
各試料にかかるガスセンサで、第１粉末充填シール材（一層しかない試料１〜４は、シール部を構成するただ一つの粉末充填シール材に対して行う。）と接する内側傾斜面及び外側傾斜面の温度が４００℃、ガスセンサ基端側の弾性絶縁部材（図１における符号１６）の温度が２５０℃となるように、ガスセンサを先端側から加熱する。その後、５００ｃｃの水を２０秒間ガスセンサに噴霧する。
このような冷熱サイクルを５００サイクル実施した後、封止性能を次の方法で評価した。
【００５７】
すなわち、ガスセンサの先端側のハウジングを管に差し込んで、管内から１ＭＰａ（１０ａｔｍ）の圧力を印加することで、被測定ガス雰囲気を高圧とする。
この状態で、被測定ガス雰囲気からシール部、パッキン材、絶縁碍子、金属環を介して大気雰囲気に漏れるガスの量を測定する。
ところでガスセンサを自動車エンジンの排気管に差し込んで排気ガス中のガス濃度を測定する場合、排気管の内圧は通常１ＭＰａよりは低いから、上記試験において漏れ量が１０ミリリットル／分以下であれば、自動車エンジンの排気管に用いるガスセンサとして十分な封止性能を備えているといえる。
よって、試料１〜２５にかかる気密性の評価として、１０ミリリットル／分より漏れ量が大きい場合を×、漏れ量が５より大きく、１０ミリリットル／分以下である場合を○、２．５より大きく、５ミリリットル／分以下である場合を◎、２．５ミリリットル／分以下である場合を☆とした。
なお、この測定は第１粉末充填シール材が５５０℃になる高温下で行った。
【００５８】
また、ガスセンサの被測定ガス側カバーの内部に染色液を注入し、１２時間経過後、被測定ガス雰囲気からシール部に対しどの程度染色液がしみこんだのか、その最大深さを測定する。染色液のしみこみ深さが小さければ液密性に優れており、自動車エンジンの排気管に用いるガスセンサとして十分な封止性能を備えているといえる。
よって、試料１〜２５にかかる気密性の評価として、シール部の最大高さＢに対し、染色液がしみ込んだ長さをＬとして、Ｌ／Ｂが７０％より大である場合を×、５０％より大、７０％以下である場合を○、２５％より大、５０％以下である場合を◎、２５％以下である場合を☆とした。
なお、この測定は常温で行った。
【００５９】
上記結果を表１に記載した。
まず、一層の粉末充填シール材からなるシール部を備えた試料１〜４は、気密性、液密性ともに性能が低く、いずれも評価が×であった。
また、二層の粉末充填シール材を備えた試料６〜２１は気密性、液密性ともに優れ、いずれの評価も○以上であった。
また、二層の粉末充填シール材を備えているために、試料５は、Ｂ／Ａが０．６と低いにも関わらず、Ｂ／Ａが０．８と試料５よりも高い試料１と比較して気密性と液密性とが向上した。つまり本例の自動車エンジン排気管に用いるガスセンサとしての性能は不足しているが、二層化による気密性、液密性向上効果は得られたことがわかる。
また、１．０≦Ｂ／Ａ≦５．０の条件を満たす試料７〜１２、１４〜２１はいずれも評価が◎以上であり、一層優れた気密性と液密性が得られることがわかった。更に、０．６≦Ｂ１／Ａ１≦１．３、０．６≦Ｂ２／Ａ２≦１．３の条件を満たす試料８、９はいずれも評価が☆であり、より一層優れた気密性と液密性が得られることがわかった。
また、三層の粉末充填シール材を備えた試料２１〜２５は気密性、液密性ともに優れ、いずれの評価も○以上であった。また、１．０≦Ｂ／Ａ≦５．０の条件を満たす試料２２〜２４はいずれも評価が◎以上であり、一層優れた気密性と液密性が得られることがわかった。
【００６０】
【表１】
2005326394.tif 000003
【００６１】
（実施例３）
本例は、実施例１にかかるガスセンサにおいて、最もガスセンサの先端側に位置する第１粉末充填シール材３１は、センサ素子側からハウジング側に向かう内側傾斜面１０１と、ハウジング側からセンサ素子側に向かう外側傾斜面２０１とにおいてそれぞれ接しており、上記内側傾斜面１０１とガスセンサ軸方向と直交する線分との間に形成される角度Ｃ、上記外側傾斜面２０１とガスセンサ軸方向と直交する線分との間に形成される角度Ｄ、上記内側傾斜面１０１と上記外側傾斜面２０１との間に形成される角度Ｅと、ガスセンサの気密性、液密性の性能について測定する。
すなわち、図９に示すごとく、ガスセンサの径方向に平行な直線をＬとすると、このＬと内側傾斜面１０１とが形成する角度がＣ、Ｌと外側傾斜面１０２とが形成する角度がＤ、そして内側傾斜面１０１、外側傾斜面１０２との間の角度がＥである。
【００６２】
そして、本例では試料２６〜５０にかかるガスセンサを準備した。
試料２６、２７、２８は従来構成にかかる一層の粉末充填シール材からなるシール部を備えたガスセンサである。それ以外の構成は実施例１と同様であり、また粉末充填シール材の組成や作製方法も実施例１と同様である。そして、その一層のみ設けた粉末充填シール材の底面が、図９と同様に、内側傾斜面と外側傾斜面と接している。
【００６３】
試料２６〜５０は実施例１にかかる二層の粉末充填シール材からなるシール部を備えたガスセンサであるが、Ｃ、Ｄ、Ｅの大きさがそれぞれ異なる。また、試料２６〜５０については、図９に示すごとく、ｍの幅が２ｍｍ、ｎの長さが６ｍｍである。
そして、各試料におけるシール部３による封止性能を、実施例２と同様の方法で測定し、その結果を表２に記載した。
【００６４】
表２より明らかであるが、一層の粉末充填シール材からなるシール部を有するガスセンサ試料２６〜２８は、気密性、液密性の少なくとも一方の性能が低く、少なくとも一方の評価が×であった。
また、二層の粉末充填シール材からなるシール部を備えた試料２９〜５０は気密性、液密性ともに優れ、いずれの評価も○以上であった。
そして、特に０°≦Ｃ≦５０°、０°≦Ｄ≦５０°、１２０°≦Ｅ≦１８０°なる関係が成立する試料３２〜３５、３８〜４１、４４、４６、４７、４９は、評価が◎以上と、一層優れた気密性と液密性が得られることがわかった。
【００６５】
【表２】
2005326394.tif 000004
【００６６】
（実施例４）
本例は、図１０に示すごとく、センサ素子４１の外周に筒型の絶縁管４２を組付けた素子アセンブリ４を、筒型のハウジング１０に挿通してなり、ハウジング１０の先端側にセンサ素子４１の先端側を覆うように設けた被測定ガス側カバー１１と、ハウジング１０の基端側にセンサ素子４１の基端側を覆うように設けた大気側カバー１２とを有するガスセンサ１について説明する。
【００６７】
このガスセンサ１は、板状の積層型センサ素子４１を絶縁管４２に挿通し、センサ素子４１と絶縁管４２との間をガラスシール材４３で気密封止した素子アセンブリ４を有する。
そして、素子アセンブリ４１とハウジング１０との間に、実施例１と同様に、２層の第１、第２粉末充填シール材３１、３２からなるシール部３を配置する。より先端側に位置するのが第１粉末充填シール材３１、より基端側に位置するのが第２粉末充填シール材３２である。
第２粉末充填シール材３２の基端側はパッキン材１９１を介して絶縁碍子１９２が配置され、その上には金属環１０９が配置され、該金属環１０９に対し、ハウジング１０の基端側端部１０９をかしめることで、上記絶縁碍子１９２、パッキン材１９１、そして２層の第１、第２粉末充填シール材３１、３２を素子アセンブリ４とハウジング１０との間において固定する。
その他詳細は実施例１と同様の構成を有する。
【００６８】
また、本例にかかるガスセンサ１も、実施例１と同様に、被測定ガス側カバー１１の内部に形成された被測定ガス雰囲気１０と大気側カバー１２の内部に形成された大気雰囲気１２０とを確実に分離することができると共に、液密性が高まるため、被測定ガス雰囲気１１０からの液体の浸入を防止することができる。
そして、更に第１、第２粉末充填シール材３１、３２からなるシール部３の密度を均一に、また高くできることから、密度が変化しにくい（へたりにくい）ため、長期にわたって、優れた封止性能を維持することができる。
【００６９】
（実施例５）
本例は、図１１に示すごとく、異なる粉末材料を３層の層状に配置して作製してなると共に、積層方向に対称の構造を有する仮成形体３３０を用いて、シール部３を形成する例である。
即ち、上記仮成形体３３０は、第１の粉末シール材用の第１層３３１と、第２の粉末シール材用の第２層３３２と、第３の粉末シール材用の第３層３３３とを、この順で積層してなる。そして、第１層３３１と第３層３３３とは、同じ材料からなると共に、その厚みａも同じである。
また、上記第２層３３２は、第１層３３１及び第３層３３３とは異なる粉末材料からなる。また、第２層３３２の厚みｂは、第１層３３１又は第３層３３３の厚みａと異なっていても、同じであってもよい。
その他は、実施例１と同様である。
【００７０】
本例の場合には、先端側と基端側との区別が特にない仮成形体３３０が得られる。そのため、該仮成形体３３０を、ハウジング１０とセンサ素子２との間（図１参照）、或いはハウジング１０と素子アセンブリ４との間（図１０参照）に配置する際に、配置向きを考慮する必要がない。即ち、第１層３３１が先端側となるように配置しても、第３層３３３が先端側となるように配置しても、全く同じ状態となるため、仮成形体３３０の向きを考慮する必要がない。
そのため、仮成形体３３０の配置作業の効率化が図られ、ガスセンサの生産性を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１にかかる、ガスセンサの断面説明図。
【図２】実施例１にかかる、ガスセンサの要部説明図。
【図３】実施例１にかかる、第１、第２粉末充填シール材の要部説明図。
【図４】実施例１にかかる、仮成形体を配置して、押圧する工程の説明図。
【図５】実施例１にかかる、仮成形体とパッキン材と絶縁碍子を配置して、押圧する工程の説明図。
【図６】実施例１にかかる、絶縁碍子の上に金属環を配置する説明図。
【図７】実施例１にかかる、金属環ごと絶縁碍子等をかしめ固定する工程の説明図。
【図８】実施例１にかかる、仮成形体の説明図。
【図９】実施例３にかかる、内側傾斜面や外側傾斜面にかかる各角度を示す説明図。
【図１０】実施例４にかかる、素子アセンブリを組付けたガスセンサの説明図。
【図１１】実施例５にかかる、仮成形体の説明図。
【図１２】従来にかかる、ガスセンサの断面説明図。
【符号の説明】
【００７２】
１  ガスセンサ
１０  ハウジング
１００  内側面
１０１  内側傾斜面
１１  被測定ガス側カバー
１２  大気側カバー
１９１  パッキン材
２  センサ素子
２０  固体電解質体
２００  外側面
２０１  外側傾斜面
３  シール部
３１  第１粉末充填シール材
３２  第２粉末充填シール材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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